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COMPROMISO SOCIAL. Revista de la UNAN-Managua, Extensión Universitaria,
N° 2, Año 01. Vol 1 Jul-Dic. 2019.
Resumen
El Laboratorio de Biotecnología de la UNAN-
Managua presenta su experiencia en la realización
de investigaciones que partieron de la necesidad
de contribuir a mejorar una problemática nacional,
y que generaron innovaciones en distintos campos
mediante la concepción de productos con potencial
comercializable que contribuyan a la sostenibilidad de
la institución y utilizando como base la biotecnología
como una alternativa accesible y de bajo costo. Las
innovaciones están enfocadas en problemáticas
ambientales y agrícolas e incluyen distintas etapas:
desde los análisis y experimentaciones a escala de
laboratorio, hasta su validación en campo. Un aspecto
clave en el desarrollo de estas investigaciones e
innovaciones es la colaboración interinstitucional
que facilita los procesos y la divulgación de los
resultados. Se presenta a continuación el desarrollo
de un bioinsecticida para el control de plagas del frijol
y maíz, la identicación de plantas y microorganismos
con potencial to- y bio-remediador, así como la
formulación de un producto higiénico generado a partir
de un desecho doméstico. Todas estas innovaciones se
encuentran en distintas etapas: algunas en proceso de
desarrollo y validación, y otras en proceso de gestión
de la autorización por la autoridad competente para
permitir su distribución y comercialización a nivel
nacional.
Palabras claves
Innovación, investigación, biotecnología, productos.
Investigaciones que generan
innovaciones: Experiencia del
Laboratorio de Biotecnología de
la UNAN-Managua
Research that generates innovations: Experience of the Biotechnology
Laboratory of UNAN-Managua
©
Copyright 2019. Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua, Managua (UNAN-Managua)
Todos los derechos reservados
Martha Lorena Lacayo Romero
Directora Laboratorio de Biotecnología
https://orcid.org/0000-0002-6918-7796
mlacayor@unan.edu.ni
Samantha Alexandra Miranda Calero
Especialista en Análisis de Laboratorio
https://orcid.org/0000-0003-3020-5106
smiranda@unan.edu.ni
Martha Carolina Jarquín Pascua
Especialista en Análisis de Laboratorio
https://orcid.org/0000-0001-6748-0780
mjarquin@unan.edu.ni
Zulma Francisca Pérez
Especialista en Análisis de Laboratorio
Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua
https://orcid.org/0000-0002-1957-902X
zperez@unan.edu.ni
Fecha de recibido: 23/09/2019 Fecha de dictaminado: 01/10/2019
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Biotecnología de la UNAN-Managua
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Abstract
The Biotechnology Laboratory of UNAN-Managua
presents its experience in conducting research that
started from the need to contribute to the improvement
of a national problematic. These researches, have
generated innovations in dierent elds through the
conception of products with marketable potential
that contribute to the sustainability of the institution
and using biotechnology as an accessible and low
cost alternative. The innovations are focused on
environmental and agricultural problems and include
dierent stages: from laboratory-level analysis and
experiments, to eld validation. A key aspect in the
development of these researches and innovations is
the inter-institutional collaboration that facilitates the
processes and the dissemination of the results. In this
paper, we are presenting the development of a bio
insecticide for the control of beans and corn pests, the
identication of plants and microorganisms with phyto-
and bio-remedial potential, as well as the formulation
of a hygienic product made out of a household waste.
All these innovations are in dierent stages: some
in the process of development and validation, and
others and others are in the process of authorization
management by the competent authority to allow
their distribution and commercialization at the national
level.
Keywords
Innovation, research, biotechnology, products.
Introducción
La gestión y promoción de la innovación es un tema
en desarrollo en la UNAN-Managua. Actualmente está
siendo gestionada e impulsada desde sus distintas
funciones sustantivas a través de la investigación
y sistematización del quehacer educativo, en los
procesos de aprendizaje de los diferentes niveles
de formación que emprende la universidad,
constituyendo una actividad determinante para la
obtención de importantes ventajas competitivas
mediante la aplicación de una Política de investigación
e innovación (Pereira C., 2017).
Un cambio evidente de esta transformación es el
cambio en la concepción de las investigaciones. En el
pasado se realizaban investigaciones que generaban o
daban pautas para generar innovaciones, sin embargo,
no eran desarrolladas para originar un producto
comercializable. Actualmente la UNAN-Managua está
cambiando esta realidad al promover la innovación
entre toda la comunidad universitaria y promoviendo
que las investigaciones realizadas generen productos
que aporten a la sostenibilidad económica de las
instancias académicas que las desarrollan.
El Laboratorio de Biotecnología de la UNAN-
Managua tiene como función primordial el desarrolla
proyectos de investigación cientíca y la divulgación
de sus resultados a nivel nacional e internacional, sin
embargo, también está trabajando en fomentar la
cultura innovadora y emprendedora participando en
redes y vinculaciones con los diferentes sectores del
país.
El objetivo principal de este trabajo es presentar
la experiencia del Laboratorio de Biotecnología
en el desarrollo de innovaciones originadas a
partir de investigaciones que surgieron como
respuesta a problemáticas nacionales que requerían
intervenciones, y su transformación a productos que
permitan asumir los desafíos de innovación y desarrollo
sostenible. Algunos de estos productos se encuentran
en proceso de registro y otros aún están en proceso
de desarrollo y validación. Se debe mencionar que su
selección dependió de múltiples factores, entre ellos
la aplicabilidad de los productos al contexto nacional,
la viabilidad económica y de infraestructura disponible
para su desarrollo, así como el posible impacto de su
intervención en el público o realidad meta.
Entre estas investigaciones se incluye el estudio del
potencial insecticida del extracto de la semilla de
guanábana como una alternativa para el control de
plagas del maíz y frijol, proyecto originado y desarrollado
en conjunto con el Instituto Nicaragüense de Tecnología
Agropecuaria (INTA). El proyecto incluyó actividades
de campo, ensayos en laboratorio para obtención del
extracto y aplicación del mismo. Posterior a la etapa de
investigación se está trabajando en la formulación de
un bioinsecticida. La meta a mediano plazo es patentar
esta formulación, promoviendo el uso y conservación
de nuestras especies vegetales como materia prima
para el fomento de la agroindustria nacional.
Paralelo a esta investigación se ha trabajado en
biotecnología ambiental mediante la realización de
un inventario de plantas presentes en sitios altamente
contaminados por metales pesados como los
sedimentos provenientes del botadero La Estrella en
Santo Domingo, Chontales. Se estudiaron 22 especies
Martha L. Lacayo Romero / Samantha A. Miranda Calero / Martha Carolina Jarquín Pascua / Zulma Francisca Pérez
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de plantas con potencial adaptativo, y los análisis
realizados demostraron que solamente tres especies
tienen la capacidad de acumular y traslocar metales,
metaloides y no metales presentes en suelos mineros.
En este estudio se estableció al Paspalum conjugatum
como una de las especies con mayor potencial
torremediador de suelos contaminados por metales.
Además, se realizaron ensayos de propagación para
demostrar su potencial de acumulación y traslocación
de metales. Todo esto fue realizado con el apoyo
logístico de la Alcaldía Municipal de Chontales.
Actualmente se realizan estudios para denir la mejor
manera de obtener especies clonales para en un futuro
cercano proceder a evaluarlas en campo bajo distintas
condiciones edafoclimáticas, denir sus rendimientos
y capacidad de adaptación. La perspectiva de esta
investigación incluye transformar estos resultados en
un producto innovador que represente una alternativa
a la sociedad para biorremediar suelos contaminados
con metales pesados y la creación de una biofábrica.
Adicional al uso de plantas, la biotecnología ambiental
incluye el uso de microorganismos para la remediación
de sitios contaminados. Tomando esto en cuenta se
evaluó el uso de hongos y bacterias que permiten
la especiación de metales y metaloides a sus formas
oxidables o reducibles mediante la producción de
ácidos orgánicos. De este estudio se aislaron 5 géneros
fúngicos con potencial de biolixiviación y biominería
que están siendo investigados para denir el medio de
propagación y suministro óptimo para la formulación
de un producto comercializable.
Otra de las experiencias en el desarrollo de productos
innovadores y su posicionamiento a nivel local, es
la elaboración y distribución del jabón de limpieza
producido a partir del aceite de cocinar usado. Este
estudio inició como respuesta a la necesidad de
controlar el desecho del aceite por el alcantarillado
debido a que congestionaba la planta de tratamiento
de aguas residuales de Managua. Posterior a la
investigación y formulación del producto iniciaron las
pruebas de estabilidad y actualmente se cuenta con
un área de producción que oferta tanto productos
higiénicos como cosméticos comercializados a nivel
nacional. La perspectiva de esta área incluye su
consolidación como una empresa universitaria sólida
que cumpla con las normativas sanitarias nacionales y
que permita el desarrollo de patentes de productos que
se han generado en esta incubadora de innovaciones.
Materiales y métodos
Evaluación del potencial insecticida de la guanábana
(Annona muricata L.) sobre el gusano cogollero del
maíz
Las muestras fueron colectadas en el Centro de
Desarrollo Tecnológico (CDT) Campos Azules del
municipio de Masatepe, Masaya durante los picos de
producción de los árboles. De igual manera se obtuvo
material vegetal del comercio nacional durante los
meses de agosto y septiembre del 2015. Los frutos
fueron caracterizados al igual que la semilla extraída
utilizando los marcadores morfológicos descritos por
CHERLA (2008). Se lavaron con agua potable y luego
con agua destilada, se secaron a temperatura ambiente
durante 7 días y nalmente se secaron a 40°C durante
24 horas en un horno de convección. Las muestras
de semillas fueron maceradas, homogenizadas en
un molino eléctrico Restech y tamizadas a 0.5mm.
Se almacenaron a 4°C en un contenedor ámbar para
evitar su degradación.
La evaluación del método de extracción se realizó
utilizando: Soxhlet, baño maría y reposo en base a
las experiencias establecidas por Ascencio J. (2012),
Barillas B. y Rivera J. (2008) y Bobadilla M. (2002). De
igual manera se evaluaron las diferentes porciones de
la semilla: endospermo, pericarpio y semilla completa.
El solvente utilizado fue etanol debido a la ausencia de
toxicidad asociada.
En total se realizaron dos bioensayos que incluían
diferentes rangos de concentraciones, el primer
bioensayo incluyó los tratamientos: 100, 500, 1000,
1500, 2000 y 2500 ppm, mientras que en el segundo
se evaluaron las concentraciones: 500, 1000, 2000,
3000, 4000, 5000, 50000 y 150000 ppm. Se incluyeron
blancos, control de solvente y controles positivos
como control. De igual manera se realizó una prueba
de susceptibilidad en plantas para evaluar el efecto de
los tratamientos.
Potencial torremediador del Paspalum conjugatum
El universo de estudio lo conformó todo el sedimento
contaminado del Botadero La Estrella, las plantas
de P. conjugatum, hongos del suelo y micorrízicos
presentes en sus raíces. La muestra la conformó
alícuotas de 50 kg del sedimento minero contaminado
y 30 plantas adultas de P. conjugatum de donde se
obtuvieron los estolones utilizados para producir las
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35 plántulas experimentales. Del sedimento se aislaron
las comunidades autóctonas de hongos del suelo y
de las raíces de las plantas se obtuvieron los hongos
micorrízicos que posteriormente fueron identicados
y cultivados en el Laboratorio para ser inoculadas en
los tratamientos experimentales.
En el diseño experimental se utilizó un arreglo
de tratamiento por conveniencia con método no
probabilístico de 35 plantas de Paspalum conjugatum
(5 réplicas por tratamiento), desarrolladas a partir
de estolones inducidos al enraizamiento que fueron
sembradas en maceteras plásticas conteniendo
1000 g de sustrato. Se realizaron ensayos previos
para desarrollar las plantas experimentales a partir
de semillas de plantas colectadas en el Botadero La
Estrella, pero debido a su baja tasa de germinación
o viabilidad se procedió a desarrollarlas a partir de
estolones.
El experimento duró 90 días de acuerdo a
recomendaciones en Lichtscheidl et al. (2014).
Durante 60 días se procedió a sobre-saturar las
maceteras para inducir la producción de lixiviado que
fue recogido y preservado para su posterior análisis
por Espectrometría de Emisión Óptica por Plasma
Acoplado Inductivamente (ICP-OES). Cada 30 días
se registró información pertinente al crecimiento
(cantidad de estolones y hojas, longitud de tallo y
biomasa) y viabilidad de las plantas a lo largo de los
90 días de experimentos se tomaron los parámetros
ambientales a los que eran expuestos las plántulas
intensidad de luz y temperatura.
La estimación del nivel de colonización de las micorrizas
hizo según Trouvelot et al. (1986), con algunas
modicaciones. Una vez visto los fragmentos en el
microscopio, la abundancia, frecuencia y niveles de
micorrización en los fragmentos y en todo el sistema
radicular fue estimado a través de los cálculos hechos
por Mycocalc (https://www2.dijon.inra.fr/mychintec/
Mycocalc-prg/download.html).
Evaluación de un consorcio fúngico compuesto por 5
géneros con potencial de biolixiviación y biominería
El plantel La Estrella se sitúa en la parte alta de Santo
Domingo; justo en las afueras pasa un auente
del Río Artiguas en donde se descargan las aguas
residuales provenientes del procesamiento del oro
acarreando grandes cantidades de Mercurio y material
suspendido. El sitio en donde son acumulados las
lamas o sedimentos se le ha denominado “Botadero
La Estrella”, este corresponde el primer punto de
muestreo (Coordenadas: 709577.97 E; 1357294.99 N).
El segundo punto de muestreo son los sedimentos que
se depositan en el riachuelo en el que se descargan
las aguas residuales del Plantel, conocido localmente
como “La Estrella” el cual es un auente del Río Sucio
o Artiguas (Coordenadas: 70957.25 E; 1357296.85 N).
Los dos sedimentos de interés fueron analizados para
caracterizar su calidad desde el punto de vista físico-
químico, biológico y de contaminantes metálicos,
metaloides. Los parámetros físico-químicos estudiados
fueron: pH acuoso (ISO 10390:2005), textura (ASTM
422-63 y gravedad especíca (ASTM 854-02), capacidad
de intercambio catiónico (ICP-OES), humedad (método
gravimétrico) y materia orgánica (método de pérdidas
por ignición). El análisis de metales y metaloides
extractables totales en ambos sedimentos se realizó
por digestión ácida seguida del análisis por ICP-OES
(USEPA 6010 C y 200.7, 1994, 2000). También se
analizaron los metales y metaloides totales lixiviables
en agua destilada que son indicadores de la fracción
biodisponible para las comunidades microbianas
(Schinner, 1993).
El método empleado para los experimentos de
biolixiviación es el propuesto por Schinner (2005).
Para la identicación de hongos se utilizó el método de
técnica de conteo por dilución en placa modicado de
Fernández, et al. (2006), esto permitió la identicación
preliminar de hongos autóctonos. Los experimentos
de biolixiviación fúngica bioaumentada dieren de los
anteriores en que se inocularon hongos y se agregaron
al inicio de la percolación (solución 108 esporas/mL) con
el propósito de propiciar una mezcla de géneros, bajo
el principio que un consorcio de hongos productores
de ácidos orgánicos aumentará la eciencia de
remoción de metales. El método empleado para
la determinación de la actividad enzimática lipasa-
esterasa, fue el método colorimétrico de Margesin,
Feller, & Hämmerle (2002) y la eciencia de lixiviación
se determinó según lo descrito por Seh-Bardan et al.
(2012).
Proyecto de producción de jabón de limpieza a partir
de aceite de cocinar usado
La formulación del jabón líquido requirió la evaluación
de distintos parámetros que inuyen en el proceso. Se
realizaron pruebas de pH al residuo de aceite vegetal
de cocinar usado recolectado del comedor de la UNAN-
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Managua y posteriormente se ltró para separar
los residuos sólidos que intereren en el proceso de
saponicación. Se realizaron múltiples pruebas en
donde se analizó las concentraciones de aceite e
hidróxido utilizado, así como los tiempos de agitación.
Cabe mencionar que originalmente la preparación
era realizada de manera manual en porciones de 20
litros para posteriormente proceder a la maduración.
Para asegurar la calidad del producto se efectuaron
controles de pH semanalmente en el proceso de
maduración. Se utilizó equipamiento básico en toda
la etapa inicial y actualmente se elabora de manera
semi-artesanal con un agitador mecánico eléctrico y
es distribuido para consumo interno de la Universidad.
Actualmente se encuentra en proceso de obtención
del registro sanitario para su comercialización a nivel
nacional.
Resultados y discusión
Todos los proyectos incluidos en este artículo tienen
como punto de conversión que se originaron de
una necesidad a nivel agronómico o ambiental
y que después de la realización de los diseños
experimentales, ejecución de los mismos, análisis e
interpretación de los resultados obtenidos, reejaron
el potencial en el desarrollo de productos innovadores
que deben continuarse desarrollando y optimizando
para constituir intervenciones efectivas en el país.
La selección de los proyectos para su continuidad a
n de constituirlos como una innovación se realizó
tomando en cuenta los siguientes puntos:
• Viabilidad de la intervención desde el punto de
rentabilidad y sostenibilidad en base a la demanda
nacional, la experiencia de los investigadores del
Laboratorio y el destino nal de los productos.
• Aplicabilidad de la intervención en el contexto
social y económico del país y su aceptación
cultural.
• Impacto de la posible intervención al evaluar
su implementación versus la ausencia de una
alternativa a corto, mediano o largo plazo.
A continuación, se resumen los principales resultados
que denieron el potencial de cada innovación:
En la evaluación del potencial insecticida de la
guanábana se determinó que el método que garantiza
mayor extracción de los componentes insecticidas
es el método Soxhlet presentando una mortalidad
del 68.33% en semilla y 56.67% en los extractos de
endospermo disueltos en alcohol al 99 %. Cabe
mencionar que durante la fase experimental los
materiales recomendados fueron modicados por
materiales más económicos y accesibles a n de facilitar
la reproducibilidad por parte de los productores.
Se determinó también que en tratamientos disueltos
en etanol se encontraron dosis efectivas desde los
500 ppm hasta los 2000 ppm. En los tratamientos
disueltos en agua el mayor efecto tóxico se encontró
en concentración de 50000 a 150000 ppm (100%)
con una disminución de letalidad en la muestra de
pericarpio (77.78%) y el tiempo letal más efectivo es
2 horas posterior a la aplicación de tratamientos de
150000 ppm y 50000 ppm.
Finalmente, los extractos de endospermo presentaron
el mejor rendimiento con un porcentaje de recobro de
90.86 % y las dosis efectivas desde 3000 ppm en los
extractos disueltos en agua y mortalidad total por
ingestión y contacto en dosis iguales y superiores a
50000 ppm. La acción repelente de estos tratamientos
se evidenció desde los 4000 ppm.
Figuras 1. (a) Montaje de bioensayo para determinación de concentraciones
letales efectivas de extractos de A. muricata sobre S. frugiperda. (b)
Fotografía de larva de S. frugiperda conocido como el gusano cogollero
del maíz.
En la investigación sobre el potencial torremediador
del Paspalum conjugatum se detectó que los factores
de bioconcentración (BCFs) y los patrones de
acumulación de metales permitieron identicar un
alto potencial de acumulación del P. conjugatum para
Se, Hg y Zn cuando se inocularon hongos autóctonos.
Los factores de traslocación (FT) identicaron un alto
potencial de distribución a los órganos vegetativos
aéreos (tallos + hojas) y la presencia de P. conjugatum
impidió la lixiviación de metales y metaloides
potencialmente tóxicos.
a) b)
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Figuras 2. (a) Montaje de ensayo para evaluación de P. conjugatum. (b) P.
conjugatum presente en el sitio de colecta.
La evaluación del consorcio fúngico estableció que
los género de hongos autóctonos fueron capaces de
biolixiviar metales potencialmente tóxicos (Zn, Pb,
Cd y Cu), de igual manera los microorganismos en
estudio disminuyeron las concentraciones de metales
existentes (Au, Cd, Se, Zn, Pb, Cu, Cr) y los elementos
mayormente lixiviados fueron: Plomo, Cobre, Cadmio
y Zinc además del Oro para el que se muestra una alta
eciencia de remoción.
Figuras 3. (a) Esporas del género curvularia. (b) Aislamiento de hongos del
género Geotrichum en el Laboratorio.
El proyecto de producción de jabón de limpieza a
partir de aceite de cocinar usado tuvo un impacto
social positivo debido a que se crearon campañas
de concientización en mercados locales y la UNAN-
Managua donde se reejaban los efectos nocivos
a la salud de la re-utilización del aceite de cocinar
usado así como el impacto ambiental negativo al
desecharlo mediante el alcantarillado. Cabe mencionar
que este proyecto se hizo sostenible al iniciar su
comercialización interna en la Universidad y de
manera externa. Actualmente se proyecta registrar y
patentar el jabón de limpieza producido bajo la línea
de Productos Verdes del Laboratorio de Biotecnología.
De igual manera debido a la aceptación de este
proyecto, instituciones semejantes a nivel regional han
tomado este modelo de experiencia en sus Instancias
académicas.
Conclusiones
En general la UNAN-Managua está cambiando a un
esquema de desarrollo cientíco-innovador auto-
sostenible vinculado directamente a las necesidades
sociales, y para alcanzar esta meta el fomento de la
creación, formulación y obtención de patentes es
imprescindible. De esta manera lo que se pretende
actualmente es que de cada investigación realizada se
obtenga además del conocimiento y la experiencia, la
creación de empresas potenciales que contribuyen al
desarrollo social del país desde el punto de vista técnico,
económico e incluso industrial. Cabe mencionar que
esto es una iniciativa que sigue en transformación y
la única manera de ganar experiencia es el desarrollo
de la misma tomando en cuenta modelos exitosos de
países de la Región.
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